Москва 
ИНФРА-М 
2015

ОСНОВЫ 
НЕФТЕГАЗОВОЙ 
ГЕОЭКОЛОГИИ

УчЕбНОЕ пОСОбИЕ

Ю.И. пиковский, Н.М. Исмаилов,  
М.Ф. Дорохова

Под редакцией А.Н. Геннадиева,  
доктора географических наук, профессора

Допущено Учебно-методическим объединением 
вузов РФ по классическому университетскому  
образованию в качестве учебного пособия  
для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по направлению
05.03.06 (022000) «Экология и природопользование»

П32

УДК 550:504(075.8)
ББК 20.1я73
П32

Пиковский Ю.И., Исмаилов Н.М., Дорохова М.Ф.
Основы нефтегазовой геоэкологии: Учеб. пособие / Под ред. д-ра 
геогр. наук, проф. А.Н. Геннадиева. — М.: ИНФРА-М, 2015. — 400 с. + 
Доп. материалы [Электронный ресурс; Режим доступа http://www.
znanium.com]. — (высшее образование: Бакалавриат). — www.dx.doi.
org/10.12737/7682.

ISBN 978-5-16-010112-5 (print)
ISBN 978-5-16-101854-5 (online)

в книге изложены основы нефтегазовой геоэкологии. в первой части рас-
смотрены состав, свойства и токсикология углеродистых веществ — углеводо-
родного газа, нефти, нефтепродуктов и их токсичных геохимических спутников, 
также природные и техногенные источники углеродистых веществ в биосфере. 
вторая часть посвящена анализу изменений в атмосфере, почвах, растительно-
сти, в поверхностных  и грунтовых водах и в морской среде, происходящих под 
влиянием нефтегазового производства. в третьей части книги обсуждаются воп-
росы самовосстановления и рекультивации почвенных и водных экосистем, 
загрязненных нефтью и нефтепродуктами. в четвертой части рассмотрены ос-
новные методы охраны окружающей среды. Материал книги основан на много-
летних оригинальных исследованиях авторов и данных современных научных 
источников.
Книга рассчитана на студентов высших учебных заведений, обучающихся 
по направлению «Экология и природопользование» (дисциплина «Оценка воз-
действия на окружающую среду»), на специалистов экологических организаций 
нефтегазовой отрасли, а также на широкий круг читателей, интересующихся 
вопросами экологической роли нефти и газа в окружающей среде и в обществе.

 ББК 20.1я73

Материалы, отмеченные знаком 
, доступны в элект-
ронно-библиотечной системе znanium (www.znanium.com)

ISBN 978-5-16-010112-5 (print)
ISBN 978-5-16-101854-5 (online)

Р е ц е н з е н т ы :
С.В. Горячкин, д-р геогр. наук, заведующий лабораторией географии и эво-
люции почв Института географии РАН;
А.П. Хаустов, д-р геолого-минерал. наук, профессор кафедры прикладной 
экологии РУДН

© Пиковский Ю.И., Исмаилов Н.М., Дорохова М.Ф., 2015

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

Памяти пионеров нефтегазовой геоэкологии

Юрия Петровича Гаттенбергера,
Александра Антоновича Оборина,

Нины Петровны Солнцевой

Эмилии Адриановны Штины

Введение

В число важнейших направлений геоэкологии как науки о воздей-

ствии на биосферу процессов, происходящих под влиянием солнечной 
активности, внутренней энергии Земли, хозяйственной деятельности
человека, природных и техногенных потоков вещества, входит нефте-
газовая геоэкология — область знания, связанная с изучением воздей-
ствия на биосферу углеводородов и сопутствующих им веществ.

Нефть и газ в современном мире — главнейшие топливно-энерге-

тические и сырьевые ресурсы. Они оказывают огромное влияние на 
развитие экономики и социальной жизни. Нефть и углеводородный 
газ добывают, перерабатывают и транспортируют во всех природных 
зонах Земли: от Арктики до саванн, а на территории России — от арк-
тической тундры до сухих степей и полупустынь. Нефтегазовая про-
мышленность использует природные углеводороды из глубоких зем-
ных пластов, находящихся фактически вне современной биосферы. 
В мире ежегодно из земных недр на поверхность поднимается более 
4 млрд т нефти и 3 трлн м3 газа. Из них в 2012 г. выработано 3,6 млрд т 
нефтепродуктов, которые расходуются на работу транспорта и другие 
промышленные нужды. В России ежегодно добывается более 500 млн т 
нефти и около 0,7 трлн м3 газа. 

Использование нефти и продуктов ее переработки происходит 

всюду, где человек осуществляет хозяйственную деятельность, т.е. 
практически повсеместно. Это позволяет считать нефть, газ и нефте-
продукты глобальными геоэкологическими факторами, оказываю-
щими существенное влияние на окружающую среду. Глобальность их 
распространения позволяет рассматривать нефтегазовую геоэкологию 
как самостоятельное научное направление. 

В задачи нефтегазовой геоэкологии входит исследование воздей-

ствия на окружающую среду и биосферу в целом нефтегазового про-
изводства — разведки, добычи, транспортировки и переработки нефти 
и газа, получения и потребления нефтепродуктов. Возникающая при 
этом совокупность геохимических процессов составляет нефтегазовый 
техногенез — мощный фактор изменения биосферы. Вместе с тем, 
как в самой биосфере, так и в окружающем ее пространстве — Кос-

мосе и внутренних оболочках Земли,циркулируют и не менее мощ-
ные природные потоки углеводородов. Их нельзя рассматривать как 
нечто чуждое или вредное для биосферы. Изучение реальной роли 
природных углеводородов в жизни биосферы помогает понять и эко-
логическое значение техногенных веществ аналогичного состава. 
Поэтому нефтегазовая геоэкология не может обойти вниманием ес-
тественные проявления нефти, газа и другие формы углеводородов 
в биосфере. Изучение природных углеродистых веществ не менее 
важно, чем изучение их техногенных аналогов — близких по формам 
и составу газообразных, жидких и твердых продуктов промышленной 
переработки нефти и природного газа (нефтепродуктов). 

В число объектов нефтегазовой геоэкологии входят постоянные 

и часто встречающиеся геохимические спутники нефти и газа — ми-
нерализованные воды и рассолы с высокой концентрацией хлоридов, 
сероводорода, ртути, некоторых редких и рассеянных элементов, ра-
дионуклидов, а также входящих в состав нефти тяжелых металлов. 
Эти геохимические спутники обычно оказываются более опасными 
для живой природы, чем углеводороды. 

Биосфера обладает мощным потенциалом к самовосстановлению 

нарушенных наземных и морских ландшафтов, приповерхностной 
геологической среды. Задача нефтегазовой геоэкологии — понять 
механизмы самовосстановления компонентов окружающей среды 
(почв, биоценозов, поверхностных и подземных вод, загрязненных 
и нарушенных нефтегазовым производством) и использовать эти ме-
ханизмы для ликвидации негативных последствий нарушений и вос-
становления нормальных функций экосистем. 

Таким образом, нефтегазовую геоэкологию можно рассматривать 

как область знания об изменении, защите и восстановлении компонентов 
окружающей среды, нарушенных воздействием потоков нефти, углево-
дородного газа, нефтепродуктов, сопутствующих им веществ и явлений.
Область нефтегазовой геоэкологии — это вся биосфера в целом, 
включая континенты и Мировой океан. 

Данное учебное пособие призвано оказать помощь в изучении 

университетских дисциплин по направлению «Экология и природо-
пользование», входящих в модули «Воздействие на окружающую 
природную среду» основной части ООП и «Геохимия и биогеохимия 
ландшафтов» ее вариативной части. Пособие полезно и для повыше-
ния квалификации специалистов-экологов, работающих в топливно-
энергетическом комплексе. Освоение этой области знания способ-
ствует формированию у студентов ясного представления о геохимии 
природных и техногенных углеродистых веществ, прежде всего о роли 
нефти и нефтепродуктов, имеющих глобальное распространение, 
в изменении окружающей среды, методах их диагностики, концеп-

циях охраны и восстановления экосистем, находящихся под влиянием 
нефтегазового комплекса.

Задачи учебного пособия:

• дать представление о геохимических циклах углерода и углеводо-

родов в биосфере;

• ознакомить с химическим составом и геохимическими особенно-

стями природных и техногенных углеродистых веществ, процес-
сами их миграции, аккумуляции и эволюции в биосфере;

• ознакомить с природными источниками и естественными прояв-

лениями в ландшафтах нефти, углеводородного газа и полицик-
лических ароматических углеводородов (ПАУ);

• ознакомить с источниками загрязнения окружающей среды при 

добыче, транспортировке и переработке нефти и газа; 

• дать представление о характере и последствиях воздействия угле-

водородов на экосистемы в разных природных условиях;

• познакомить с научными концепциями рекультивации земель, 

загрязненных нефтью и нефтепродуктами;

• дать представление о методах нефтегазовой геоэкологии;
• ознакомить с диагностикой нефти, нефтепродуктов и ПАУ в объ-

ектах окружающей среды люминесцентными методами и метода-
ми оценки устойчивости почв к углеводородному загрязнению.
Все это должно способствовать умению квалифицированно ин-

терпретировать результаты химических анализов нефтепродуктов 
и ПАУ в природных средах (воздухе, воде, почве), давать оценку устой-
чивости ландшафтов и их компонентов к загрязнению нефтью и неф-
тепродуктами с учетом состава загрязняющих веществ и природных 
условий, выбирать оптимальные методы таких анализов и проводить 
дополнительные исследования, необходимые для интерпретации ре-
зультатов.

Изучение основ нефтегазовой геоэкологии необходимо для обла-

дания профессиональными компетенциями (ПК), в основном таки-
ми, как: 
• способность использовать знание базовых законов экологии, тео-

ретических основ геоэкологии и геоэкологического подхода для 
анализа изменений природной среды и прогноза ее дальнейшего 
развития и в целях рационального природопользования;

• готовность к решению практических задач в области экологии 

и природопользования на основе базовых знаний об общих и пра-
вовых основах природопользования, а также законов экономики 
природопользования;

• владение методами и принципами оценки воздействия на окру-

жающую среду, умение применять на практике методические под-
ходы к географо-экологической оценке антропогенного воздей-

ствия, а также для решения задач в области экологической экспер-
тизы и экологического мониторинга и др.
Данная книга имеет целью освещение принципиальных научных 

положений и фундаментальных понятий нефтегазовой геоэкологии. 

Основы нефтегазовой геоэкологии как науки были созданы тру-

дами М.А. Глазовской, положившей ее главные принципы на прочный 
фундамент геохимии ландшафтов. Здесь необходимо отметить вклад 
сотрудников кафедры геохимии ландшафтов и географии почв гео-
графического факультета Московского государственного универси-
тета им. М.В. Ломоносова, работавших в тесном сотрудничестве с ис-
следователями разных специальностей из регионов России и других 
государств — Азербайджана, Белоруссии, Украины.

В книге использованы результаты собственных оригинальных ис-

следований авторов, их коллег по работе и многих исследователей, 
публиковавших свои труды в течение последних 40 лет. Неоценимый 
вклад в нефтегазовую геоэкологию внесли труды и научно-организа-
ционная деятельность Ю.П. Гаттенбергера, А.А. Оборина, Н.П. Солн-
цевой, Э.А. Штины, памяти которых и посвящена эта книга.

В первой части пособия рассмотрены особенности состава и ток-

сикологии природных и техногенных углеродистых веществ, цирку-
лирующих в биосфере, и их основные источники как очаги воздействия 
на окружающую среду, главное внимание уделено составу и распро-
странению нефти и природного газа.

Во второй части показан характер изменения компонентов ланд-

шафта — атмосферы, почв, поверхностных и грунтовых вод, морской 
среды и биоценозов. 

Третья часть книги посвящена устойчивости компонентов окру-

жающей среды к техногенному воздействию, природным механизмам 
защиты и самовосстановления экосистем, научным основам рекуль-
тивации загрязненных нефтью и нарушенных земель, очистке по-
верхностных и грунтовых вод суши и морских акваторий. 

В четвертой части рассмотрены основные инструменты нефтега-

зовой геоэкологии. К ним относятся химические и биологические 
методы диагностики загрязнения компонентов окружающей среды, 
изучение углеводородных геохимических полей в почвах, геоэколо-
гический мониторинг окружающей среды и способы прогнозирования 
изменений природной среды под влиянием нефтегазового техноге-
неза.

Задача книги — обозначить основные проблемы и методы нефте-

газовой геоэкологии как науки. Углубиться в детали конкретных проб-
лем, по которым опубликовано много научных исследований, в рам-
ках одной книги невозможно. На русском, английском и других язы-
ках мира опубликована не одна тысяча работ. В числе рекомендуемых 
дополнительных трудов и использованных источников в основном 

приведены работы, наиболее доступные студентам и специалистам, 
изучающим нефтегазовую геоэкологию на русском языке. В этих ра-
ботах можно найти важные материалы для более глубокого изучения 
отдельных вопросов и обширные библиографические списки публи-
каций в данной области. 

В пособии сознательно опущены справочные данные, касающиеся 

существующих экологических нормативов и инструкций. Такие све-
дения приводятся во многих монографиях и справочниках по охране 
окружающей среды, так что их не трудно найти в литературе. Кроме 
того, с течением времени многие нормативы устаревают, им на смену 
приходят новые. Авторы надеются, что это пособие даст необходимые 
ориентиры для изучения и творческого развития нефтегазовой гео-
экологии. 

Авторы благодарят научного редактора профессора А.Н. Геннади-

ева, давшего ценные советы по структуре и содержанию книги, 
М.Д. Жибицкую за внимательное прочтение и советы по улучшению 
текста, Л.А. Короткова за ценные замечания.

Часть первая 
ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОГЕННЫЕ 
УГЛЕРОДИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА В БИОСФЕРЕ

Глава 1. 
ФОРМЫ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ 
УГЛЕРОДИСТЫХ ВЕЩЕСТВ НА ЗЕМЛЕ

1.1. 
ПРИРОДНЫЕ УГЛЕРОДИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА

Все разнообразие форм существования углерода на Земле вслед за 

В.И. Вернадским можно разделить на следующие большие группы: 
• живое вещество;
• нефоссилизированные продукты отмирания и жизнедеятельности 

живого вещества;

• кислородные минеральные формы соединений углерода (оксиды 

углерода, карбонаты);

• некислородные формы соединений углерода (углеродистые веще-

ства — обширное минералогическое семейство), структурный 
каркас которых построен из атомов углерода. 
Нефть, углеводородный газ, нефтепродукты — основные объекты 

изучения нефтегазовой геоэкологии, относящиеся к обширной груп-
пе природных и техногенных углеродистых веществ, имеющих на 
Земле и в особенности в биосфере глобальное распространение.

Углеродистые вещества — это разнообразные по составу и проис-

хождению молекулярные агрегаты, представляющие собой сложно 
организованные субстанции, в которых углерод преобладает по мас-
се над всеми другими атомами. Кроме углерода в составе углеродистых 
веществ присутствуют в макроколичествах водород, азот, сера и кис-
лород, а в микроколичествах почти все существующие другие хими-
ческие элементы.

Углеродистые вещества широко распространены на Земле и в кос-

мическом пространстве. На Земле они присутствуют во всех геосфе-
рах. Углеродистые вещества, находящиеся в биосфере, могут иметь 
как природное, так и техногенное происхождение.

Углеродистые вещества в условиях, близких к условиям земной 

поверхности, существуют в твердых, жидких и газообразных фазах. 

Они распространены в двух основных состояниях — концентрации 
и рассеяния. Концентрированное состояние углеродистых веществ — 
это скопления нефти, газа, твердых битумов, угля в земной коре, тор-
фа и сапропеля в болотных ландшафтах и на дне озер. Основная мас-
са углеродистых веществ в атмосфере, почвах, водах, горных породах, 
находится в рассеянном состоянии. 

Помимо природных углеродистых веществ в биосфере циркули-

руют разнообразные техногенные углеродистые вещества, представ-
ляющие собой продукты промышленной переработки концентриро-
ванных природных углеродистых веществ и отходы от их хозяйствен-
ного использования в виде технологических выбросов промышленных 
предприятий, транспорта, машин и технических агрегатов. 

Углеродистые вещества в природе встречаются в виде простых уг-

леродистых молекул, сложных многокомпонентных растворов, высо-
комолекулярных природных полимеров (геополимеров) или кристал-
лов, состоящих почти целиком из одного углерода. Важный диагности-
ческий признак углеродистых веществ — отношение к  растворимости 
в органических растворителях. Это свойство зависит от состава как 
углеродистого вещества, так и растворителя. Все углеродистые веще-
ства и их компоненты разделяются на растворимые и нерастворимые 
формы. Растворимая часть углеродистого вещества называется биту-
минозным веществом, нерастворимая часть — карбоидом. Перечислен-
ные группы существенно различаются по происхождению и по хими-
ческому составу (табл. 1.1). Все вещество, извлеченное из горной по-
роды органическим растворителем, называется битумоидом.

Таблица 1.1 

Основные морфологические группы углеродистых веществ 

Морфологическая 

группа
Форма нахождения
Растворимость в органических 

растворителях

Группа свободного 
углерода и карбидов

Кристаллический углерод: графит, 
алмаз, фуллерен

Не растворимы
Аморфный углерод

Карбиды

Группа 
углеводородов

Углеводородные газы 

Растворимы

Нефть

Группа твердых 
битумов (нафтидов)

Асфальт

Асфальтит

Керит

Частично растворимы

Антраксолит

Озокерит, гатчетит

Альгарит, мумиё

Морфологическая 

группа
Форма нахождения
Растворимость в органических 

растворителях

Группа твердых 
битумов (нафтидов)
Оксикерит и гуминокерит
Частично растворимы

Группа ископаемых 
углей

Бурый уголь

Каменный уголь

Антрацит
Не растворим

Группа горючих 
и углистых сланцев

Битуминозные сланцы
Частично растворимы

Черные углистые сланцы
Не растворимы

Группа гумуса, торфа 
и сапропеля

Почвенный гумус

Частично растворимы
Торф
Сапропели и сапропелиты

Группа рассеянных 
углеродистых ве-
ществ

Битуминозные вещества

Растворимы
Полициклические ароматические 
углеводороды

Аморфные углеродистые геополи-
меры
Не растворимы

1.1.1. Группа свободного углерода и карбидов
Свободный углерод. В литосфере разные формы свободного углерода 

(вещества, состоящие только из атомов углерода) образуются в ре-
зультате полимеризации и поликонденсации углеродистых молекул 
и образования их кристаллических форм. В земной коре найдены 
следующие формы свободного углерода: графит, алмаз, фуллерен, 
аморфный углерод.

Графит — кристаллический углерод, имеющий слоистую кристал-

лическую структуру гексагональной сингонии, состоящую из наложен-
ных одно на другое поликонденсированных шестичленных колец с ато-
мами углерода в их вершинах. Элементарным слоем углерода в графи-
те является графен — слой толщиной в один атом, состоящий из 
конденсированных шестичленных колец, соединенных sp2-связями 
в гексагональную двухмерную решетку. В природе графит встречается 
в рассеянном состоянии, а также в концентрированном виде в магма-
тических, метаморфических и осадочных горных породах, которые 
являются предметом промышленной разработки. Мировая добыча 
графита превышает 600 тыс. т, а мировые запасы — 600 млн т. Широко 
используется техногенный графит, получаемый из антрацита, нефтяного 
кокса и отходов доменного производства (Авдонин, Старостин, 2010).

Алмаз — кристаллический углерод, решетка которого имеет тетра-

эдрическую конфигурацию; трехмерный полимер. В центре тетраэд-
ра находится атом углерода, соединенный sp3-связями с атомами 

Окончание табл. 1.1